热力统计学第一章答案

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ln V T T0 T p p0 , V0
(2)

V T , p V T0 , p0 e
T T0 T p p0
.
(3)
考虑到 和 T 的数值很小,将指数函数展开,准确到 和 T 的线性项,有
V T , p V T0 , p0 1 T T0 T p p0 .
lnV dT T dp .
(3)
若 1 , T 1 ,式(3)可表为
T p
1 1 lnV dT dp . p T
(4)
选择图示的积分路线,从 (T0 , p0 ) 积分到 T , p0 ,再积分到(T , p ) ,相应地体
U CV , T n
(4)
(c)根据题给的数据, J , Y , 对
L L0
的曲线分别如图 1-2 (a) , (b) , (c)
所示。
7
1.7 抽成真空的小匣带有活门,打开活门让气体冲入,当压强达到外界 压强 p0 时将活门关上,试证明:小匣内的空气在没有与外界交换热量之前, 它的内能 U 与原来在大气中的内能 U 0 之差为 U U 0 p0V0 ,其中 V0 是它原来在 大气中的体积,若气体是理想气体,求它的温度与体积。 解:将冲入小匣的气体看作系统。系统冲入小匣后的内能U 与其原来在 大气中的内能 U 0 由式(1.5.3)
J YA T2 T1
解:由物态方程
f J , L, T 0
(1)
知偏导数间存在以下关系:
L T J 1. T J J L L T
(2)
所以,有

热力统计学第一章答案

热力统计学第一章答案

第一章 热力学的基本规律1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数κT 。

解:已知理想气体的物态方程为,pV nRT = (1)由此易得11,p V nR V T pV Tα∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (2) 11,V p nR p T pV Tβ∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (3) 2111.T T V nRT V p V p pκ⎛⎫⎛⎫∂⎛⎫=-=--= ⎪ ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (4)1.2 证明任何一种具有两个独立参量,T p 的物质,其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数κT ,根据下述积分求得:()ln T V =αdT κdp -⎰如果11,T T pακ==,试求物态方程。

解:以,T p 为自变量,物质的物态方程为(),,V V T p =其全微分为.p TV V dV dT dp T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ (1) 全式除以V ,有11.p TdV V V dT dp V V T V p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭根据体胀系数α和等温压缩系数T κ的定义,可将上式改写为.T dVdT dp Vακ=- (2) 上式是以,T p 为自变量的完整微分,沿一任意的积分路线积分,有()ln .T V dT dp ακ=-⎰ (3)若11,T T pακ==,式(3)可表为11ln .V dT dp Tp ⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎰ (4)选择图示的积分路线,从00(,)T p 积分到()0,T p ,再积分到(,T p ),相应地体积由0V 最终变到V ,有000ln=ln ln ,V T pV T p - 即00p V pV C T T ==(常量), 或.p V C T=(5)式(5)就是由所给11,T T pακ==求得的物态方程。

确定常量C 需要进一步的实验数据。

1.3 在0C 和1n p 下,测得一铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为51714.8510K 7.810.n p ακ----=⨯=⨯T 和T ακ和可近似看作常量,今使铜块加热至10C 。

热力统计学第一章答案

热力统计学第一章答案

第一章 热力学的基本规律1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数κT 。

解:已知理想气体的物态方程为,pV nRT = (1)由此易得11,p V nR V T pV Tα∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (2) 11,V p nR p T pV Tβ∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (3) 2111.T T V nRT V p V p pκ⎛⎫⎛⎫∂⎛⎫=-=--= ⎪ ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (4)1.2 证明任何一种具有两个独立参量,T p 的物质,其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数κT ,根据下述积分求得:()ln T V =αdT κdp -⎰如果11,T T pακ==,试求物态方程。

解:以,T p 为自变量,物质的物态方程为(),,V V T p =其全微分为.p TV V dV dT dp T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ (1) 全式除以V ,有11.p TdV V V dT dp V V T V p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭根据体胀系数α和等温压缩系数T κ的定义,可将上式改写为.T dVdT dp Vακ=- (2) 上式是以,T p 为自变量的完整微分,沿一任意的积分路线积分,有()ln .T V dT dp ακ=-⎰ (3)若11,T T pακ==,式(3)可表为11ln .V dT dp Tp ⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎰ (4)选择图示的积分路线,从00(,)T p 积分到()0,T p ,再积分到(,T p ),相应地体积由0V 最终变到V ,有000ln=ln ln ,V T pV T p - 即000p V pV C T T ==(常量), 或.pV CT = (5)式(5)就是由所给11,T T pακ==求得的物态方程。

确定常量C 需要进一步的实验数据。

1.3 在0C 和1n p 下,测得一铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为51714.8510K 7.810.n p ακ----=⨯=⨯T 和T ακ和可近似看作常量,今使铜块加热至10C 。

统计学第一章习题及答案

统计学第一章习题及答案

统计学第一章习题及答案第一章第一章緖论一、单项选择题1、研究某市全部工业企业的产品生产情况,总体单位是()。

A、每一个工业企业B、全部工业企业C、每一个产品D、全部工业产品2、统计有三种涵义,其中()是基础、是源。

A、统计学B、统计资料C、统计工作D、统计方法3、一个统计总体()。

A、只能有一个指标B、只能有一个指标志C、可以有多个指标D、可以有多个指标志4、构成统计总体的总体单位()。

A、只能有一个标志B、只能有一个指标C、可以有多个指标D、可以有多个标志5、要了解100个学生的学习情况,则总体单位()。

A、100个学生B、100个学生的学习情况C、每一个学生D、每一个学生的学习情况6、研究某市工业企业的生产设备使用情况,则统计总体是()A、该市全部工业企业B、该市每一个工业企业C、该市工业企业的每一台生产设备D、该市工业企业的全部生产设备7、以全国的石油工业企业为总体,则大庆石油工业总产值是()A、品质标志B、数量标志C、数量指标D、质量指标8、某工人月工资90元,则工资是()。

A、质量指标B、数量指标C、数量标志D、变量值9、要了解某市职工情况,统计指标是()。

A、该市每个职工B、该市每个职工的工资C、该市全部职工D、该市职工的工资总额10、刘老师的月工资为480元,则480元是()A、数量指标B、数量标志C、变量值D、质量指标11、统计”一词的三种涵义是()。

A、统计调查、统计资料、统计分析B、统计工作、统计资料、统计学C、统计设计、统计调查、统计整理D、大量观察法、分组法、综合指标法12、下列变量中属于连续变量的是()A、职工人数B、设备台数C、学生的年龄D、工业企业数13、下列标志中属于数量标志的是()A、人的性别B、地形条件C、人的年龄D、工人的工种14、下列标志属于品质标志的是()。

A、教师的教龄B、学生的成绩C、商品的价格D、民族15、在全国人口普查中()。

A、全国的人口是统计指标B、人的年龄是变量C、人口的平均寿命是数量标志D、男性是品质标志16、某自行车大厂要统计该企业的自行车产量和产值,上述两个变量()。

最新热力学与统计物理课后习题答案第一章备课讲稿

最新热力学与统计物理课后习题答案第一章备课讲稿

1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数κT 。

解:已知理想气体的物态方程为,pV nRT = (1)由此易得11,p V nR V T pV Tα∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (2) 11,V p nR p T pV Tβ∂⎛⎫=== ⎪∂⎝⎭ (3) 2111.T T V nRT V p V p pκ⎛⎫⎛⎫∂⎛⎫=-=--= ⎪ ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (4)1.2 证明任何一种具有两个独立参量,T p 的物质,其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数κT ,根据下述积分求得:()ln T V =αdT κdp -⎰如果11,T T pακ==,试求物态方程。

解:以,T p 为自变量,物质的物态方程为(),,V V T p =其全微分为.p TV V dV dT dp T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ (1) 全式除以V ,有11.p TdV V V dT dp V V T V p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭根据体胀系数α和等温压缩系数T κ的定义,可将上式改写为.T dVdT dp Vακ=- (2) 上式是以,T p 为自变量的完整微分,沿一任意的积分路线积分,有()ln .T V dT dp ακ=-⎰ (3)若11,T T pακ==,式(3)可表为11ln .V dT dp Tp ⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎰ (4)选择图示的积分路线,从00(,)T p 积分到()0,T p ,再积分到(,T p ),相应地体积由0V 最终变到V ,有000ln=ln ln ,V T pV T p - 即000p V pV C T T ==(常量), 或.pV CT = (5)式(5)就是由所给11,T T pακ==求得的物态方程。

确定常量C 需要进一步的实验数据。

1.3 在0C 和1n p 下,测得一铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为51714.8510K 7.810.n p ακ----=⨯=⨯T 和T ακ和可近似看作常量,今使铜块加热至10C 。

热力学统计物理 课后习题 答案

热力学统计物理  课后习题  答案

第一章 热力学的基本规律1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数κT 。

解:已知理想气体的物态方程为nRT pV =由此得到 体胀系数TpV nR T V V p 11==⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=α, 压强系数T pV nR T P P V 11==⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=β 等温压缩系数p p nRT V p V V T 1)(112=-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=κ 1.2证明任何一种具有两个独立参量T ,P 的物质,其物态方程可由实验测量的体胀系数和等温压缩系数,根据下述积分求得()⎰-=dp dT V T καln ,如果P T T 1,1==κα,试求物态方程。

解: 体胀系数 pT V V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1α 等温压缩系数 TT p V V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=1κ 以T ,P 为自变量,物质的物态方程为 ()p T V V ,=其全微分为 dp V dT V dp p V dT T V dV T Tp κα-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= dp dT VdV T κα-= 这是以T ,P 为自变量的完整微分,沿一任意的积分路线积分,得()⎰-=dp dT V T καln 根据题设 , 若 pT T 1,1==κα ⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=dp p dT T V 11ln 则有 C pT V +=ln ln , PV=CT 要确定常数C ,需要进一步的实验数据。

1.4描述金属丝的几何参量是长度L ,力学参量是张力£,物态方程是(£,L,T)=0,实验通常在大气压下进行,其体积变化可以忽略。

线胀系数定义为FT L L ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1α ,等温杨氏模量定义为TL F A L Y ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= ,其中A 是金属丝的截面。

一般来说,α和Y 是T 的函数,对£仅有微弱的依赖关系。

如果温度变化范围不大,可以看作常数。

假设金属丝两端固定。

统计学习题第一章第二章答案

统计学习题第一章第二章答案

19
363
.3 67.1
4.2
1914
65
125
.5 7.9
6.6
3664 .6
2493 .8
1868 .8
1575 .7
3918 .1
1006 .0
233. 5
817. 2
1611 .2
657. 3
6

3746
2700
92
178
1045

.0
.7 0.5
0.1
.3
西
307.
117.
53
64.
190.
地 区
最终 消费
支 出
(亿 元)
居民 消费
支 出
农 村
居 民
城 镇
居 民
政府 消费
支 出

6753
3821
29
352
2932

.7
.5 8.0
3.5
.2

2873
1821
19
163
பைடு நூலகம்1052

.1
.0 0.3
0.7
.1

7220
5043
14
357
2177

.8
.4 72.7
0.6
.5

3385
统计学习题集答案
第一章 统计总论 一、填空题 1.统计的三种涵义是:统计工作、统计资料和统计学. 2.统计工作必须涉及:为谁统计、由谁统计、统计什么和如何统计 等基本问题. 3.统计工作具有:信息职能、咨询职能和监督职能,其中最基本 的职能是信息职能. 4.统计资料按计量方法不同,分为计点资料和计量资料;按资料是 否直接取得,分为原始资料和次级资料;按统计资料的时间属性不同, 分为静态资料和动态资料;按统计资料所涵盖的范围不同,分为全面 资料和抽样资料.统计资料具有时间、空间和数据三个要素。 5.统计学按照发展阶段和侧重点不同,可分为描述.统计学和推 断统计学; 按照理论与实践应用的关系,可分为理论统计学和应用 统计学。 6. 统计学的性质可概括为:统计学是研究现象总体的数量表现和 规律性的方法论科学。 7. 统计学的研究方法主要有大量观察法、统计分组法、综合指标 法和统计推断法。 8.统计学是一门方法论科学,而不是研究实质性问题的科学。

统计学第一章习题及答案

统计学第一章习题及答案

第一章第一章緖论一、单项选择题1、研究某市全部工业企业的产品生产情况,总体单位是( )。

A、每一个工业企业B、全部工业企业C、每一个产品D、全部工业产品2、统计有三种涵义,其中( )是基础、是源。

A、统计学B、统计资料C、统计工作D、统计方法3、一个统计总体( )。

A、只能有一个指标B、只能有一个指标志C、可以有多个指标D、可以有多个指标志4、构成统计总体的总体单位( )。

A、只能有一个标志B、只能有一个指标C、可以有多个指标D、可以有多个标志5、要了解100个学生的学习情况,则总体单位( )。

A、100个学生B、100个学生的学习情况C、每一个学生D、每一个学生的学习情况6、研究某市工业企业的生产设备使用情况,则统计总体是( )。

A、该市全部工业企业B、该市每一个工业企业C、该市工业企业的每一台生产设备D、该市工业企业的全部生产设备7、以全国的石油工业企业为总体,则大庆石油工业总产值是( )。

A、品质标志B、数量标志C、数量指标D、质量指标8、某工人月工资90元,则工资是( )。

A、质量指标B、数量指标C、数量标志D、变量值9、要了解某市职工情况,统计指标是( )。

A、该市每个职工B、该市每个职工的工资C、该市全部职工D、该市职工的工资总额0、刘老师的月工资为480元,则480元是( )。

A、数量指标B、数量标志C、变量值D、质量指标1、“统计”一词的三种涵义是( ) 。

A、统计调查、统计资料、统计分析B、统计工作、统计资料、统计学C、统计设计、统计调查、统计整理D、大量观察法、分组法、综合指标法2、下列变量中属于连续变量的是()。

A、职工人数B、设备台数C、学生的年龄D、工业企业数3、下列标志中属于数量标志的是( )。

A、人的性别B、地形条件C、人的年龄D、工人的工种4、下列标志属于品质标志的是( )。

A、教师的教龄B、学生的成绩C、商品的价格D、民族5、在全国人口普查中( )。

A、全国的人口是统计指标B、人的年龄是变量C、人口的平均寿命是数量标志D、男性是品质标志6、某自行车大厂要统计该企业的自行车产量和产值,上述两个变量( ) 。

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(1)第一章热力学的基本规律1.1试求理想气体的体胀系数,压强系数和等温压缩系数解:已知理想气体的物态方程为1.2证明任何一种具有两个独立参量T,p 的物质,其物态方程可 由实验测得的体胀系数及等温压缩系数,根据下述积分求得:lnV =a dT K dp如果 —,T 1,试求物态方程T P解:以T, p 为自变量,物质的物态方程为V V T, p ,其全微分为VVdVdTdp.T pP T全式除以V ,有dV 1 V1 V ,dTdp.V V T pV p TpV n RT,由此易得1 V V TnR P PV 1〒,1 P nR 1P T V PVT ,1 V1 nRT 1 V P T V2Pp(1)(2)(3)(4)pV CT.(5)根据体胀系数和等温压缩系数T的定义,可将上式改写为上式是以T, p 为自变量的完整微分,沿一任意的积分路线积分,lnV dTTdp .若 1, T 1,式(3)可表为T P1 1lnV -dT dp .T p选择图示的积分路线,从(T 。

,p 。

)积分到T, p 。

,再积分到(相应地体积由V 。

最终变到V ,有f V C (常量),dV VdT T dp.(2) 有(3)(4)ln V=ln TV 。

T 。

In _p P 。

式(5)就是由所给 丄,T 1求得的物态方程。

确定常量C 需要T P进一步的实验数据。

1.3 在0O C 和1p n 下,测得一铜块的体胀系数和等温压缩系数分 别为 4.85 10 5K 1和 T7.8 107p n 1.和T可近似看作常量,今使铜 块加热至10o C 。

问:(a )压强要增加多少P n 才能使铜块的体积维持不变? (b )若压 强增加100 P n ,铜块的体积改变多少?鈔解:(a )根据1.2题式(2),有强差dp 之间的关系。

如果系统的体积不变,dp 与dT 的关系为dp 一dT.T在和T可以看作常量的情形下,将式(2)积分可得将式(2)积分得到式(3)首先意味着,经准静态等容过程后,系统 在初态和终态的压强差和温度差满足式(3)。

但是应当强调,只要 初态V, T 和终态V, T 2是平衡态,两态间的压强差和温度差就满足 式(3)。

这是因为,平衡状态的状态参量给定后,状态函数就具有 确定值,与系统到达该状态的历史无关。

本题讨论的铜块加热的实际过程一般不会是准静态过程。

在加热过程中,铜块各处的温度可 以不等,铜块与热源可以存在温差等等,但是只要铜块的初态和终态 是平衡态,两态的压强和温度差就满足式(3)。

将所给数据代入,可得4.85 10 5 ……P 2 P 1T 10 622 p n .7.8 10因此,将铜块由O o c 加热到10o C ,要使铜块体积保持不变,压强要增dV VdT T dp.上式给出,在邻近的两个平衡态,系统的体积差 (1)dV ,温度差dT 和压 (2)P 2 P 1—T 2 T 1T(3)强 622p n(b ) 1.2题式(4)可改写为T 2T 1T p 2 p i将所给数据代入,有因此,将铜块由0O C 加热至10O C ,压强由1p n 增加100 P n ,铜块体积将增 加原体积的4.07 10 4倍。

1.4 简单固体和液体的体胀系数 和等温压缩系数T 数值都很V 仃,p ) V 。

T 。

,0 1 T T 。

TP解:以T, p 为状态参量,物质的物态方程为V V T, p .情形下,有ln VV 。

T T 。

T p p 0 ,(2)或V T, pV T0, 5 T T0 Tp pe.(3)考虑到 和 T的数值很小,将指数函数展开,准确到 和T的线性项,有V T, p V T 。

,P 0 1TT 0T p p 0.(4)dT T dp.将上式沿习题1.2图所示的路线求线积分,在 和T 可以看作常量的 如果取P 0 0 ,即有(4)VVT4.85 105 10 7.8 107 100 4.07 104.小,在一定温度范围内可以把 体的物态方程可近似为和T 看作常量.试证明简单固体和液根据习题1.2式(2),有dVV(1)方程是f J,L,T 0实验通常在1pn 下进行,其体积变化可以忽略 线胀系数定义为等温杨氏模量定义为其中A 是金属丝的截面积,一般来说, 和Y 是T 的函数,对J仅有微弱的依赖关系,如果温度变化范围不大,可以看作常量,假设 金属丝两端固定。

试证明,当温度由 1降至2时,其张力的增加为J YA T 2解:由物态方程f J, L,T 0(1)知偏导数间存在以下关系:L T JT JJ L L1.T(2)所以,有J L JT LT J L TL ^Y L(3)AY.积分得J YA T , T ;.(4)与1.3题类似,上述结果不限于保持金属丝长度不变的准静态冷却过V T, p V T o , 0 1 T T oTP(5)1.5描述金属丝的几何参量是长度 L ,力学参量是张力J ,物态程,只要金属丝的初态是平衡态,两态的张力差J J L, T 2 J L, T 1就满足式(4),与经历的过程无关。

1.6 一理想弹性线的物态方程为其中L 是长度,L o 是张力J 为零时的L 值,它只是温度T 的函数,b 是常量.试证明:(a )等温扬氏模量为L 2(C )上述物态方程适用于橡皮带,设T 3ooK, b 1.33 io 3N K 1,A 1 io 6m 2, o 5 io 4K 1,试计算当 —分别为 o.5, 1.o, 1.5 和 2.0 时的L oJ, Y,值,并画出J, Y,对—的曲线.L o解:(a )根据题设,理想弹性物质的物态方程为J bT L 匚卡, (1)由此可得等温杨氏模量为Y L JLbT 丄 2L |bT L 2L o2. (2)A L T AL oL 2A L oL(b )线胀系数为£ 1 1 L O 1oT £ 2L 3o在张力为零时,Y o 乎.其中A 是弹性线的截面面积。

其中XdL oL o dTbT —L oL 2 L 2bT L2L 0精品文档(4)L obT -L 0(3)所以b 丄1 L o LbTL 0 L 2 2L 2bTL L 0 2L o L 2 dL o dTL 3L 2L o dL oLo L 2 dT2bT 丄牛L 3L o 1 dL o L o dTL 3 1L OL 0张力为零时,L—警(b )线胀系数的定义为由链式关系知精品文档(c)根据题给的数据,J, Y,对-的曲线分别如图1-2 (a),(b),( c) L o所示。

1.7抽成真空的小匣带有活门,打开活门让气体冲入,当压强达到外界压强P o时将活门关上,试证明:小匣内的空气在没有与外界交换热量之前,它的内能U与原来在大气中的内能U o之差为U U o P o V o,其中V o是它原来在大气中的体积,若气体是理想气体,求它的温度与体积。

解:将冲入小匣的气体看作系统。

系统冲入小匣后的内能U与其原来在大气中的内能U o由式(1.5.3)U U o W Q ( 1)确定。

由于过程进行得很迅速,过程中系统与外界没有热量交换,Q 0.过程中外界对系统所做的功可以分为W和W2两部分来考虑。

一方面,大气将系统压入小匣,使其在大气中的体积由V o变为零。

由于(1)Tn小匣很小,在将气体压入小匣的过程中大气压强 P 0可以认为没有变 化,即过程是等压的(但不是准静态的)。

过程中大气对系统所做的 功为W iP o V P o V °.另一方面,小匣既抽为真空,系统在冲入小匣的过程中不受外界阻力, 与外界也就没有功交换,则W 20.因此式(1)可表为U U o P 0V 0.( 2)如果气体是理想气体,根据式(1.3.11 )和(1.7.10),有P 0V 0 nRT,( 3)nRU 0 U C V 仃 T 。

)(T T 0) (4)1式中n 是系统所含物质的量。

代入式(2)即有T T 0.( 5)活门是在系统的压强达到P 0时关上的,所以气体在小匣内的压强也可看作P 0,其物态方程为P 0V nR T 0.(6(1)Tn)与式(3)比较,知V V 。

.( 7)1.8满足pV n C 的过程称为多方过程,其中常数 n 名为多方指数。

试证明:理想气体在多方过程中的热容量 C n 为解:根据式(1.6.1),多方过程中的热容量对于理想气体,内能U 只是温度T 的函数,C V,l T m 0UVT n P G精品文档(C n C V )dT pdV. (2)压强p 可得TV n 1 C (常量)。

将上式微分,有V n1dT (n 1)V n2TdV 0,所以VV齐 n (n 1)T .代入式(2),即得其中用了式(1.7.8 )和(1.7.9)1.9试证明:理想气体在某一过程中的热容量 Cn 如果是常数,该过程一定是多方过程,多方指数 n 乞空。

假设气体的定压热容量C n C V和定容热容量是常量。

解:根据热力学第一定律,有dU ?Q ?W.( 1)对于准静态过程有?WpdV,对理想气体有dUC v dT,所以(2)将多方过程的过程方程式 pV n C 与理想气体的物态方程联立,消去 (3)(4)C VpV T(n 1)1C V ,(5)气体在过程中吸收的热量为?Q C n dT,因此式(1)可表为将理想气体的物态方程全式求微分,有dp dV dT p V T式(3)与式(4)联立,消去,有T(C n C v )d£(C n C p )dV0.( 5)pV令n 乞2,可将式(5)表为C n C V色 ndV 0.( 6)p V如果C p , C V和C n 都是常量,将上式积分即得pV n C (常量)。

(7)式(7)表明,过程是多方过程。

1.10声波在气体中的传播速度为质量的内能u 和焓h 可由声速及给出:2a -1其中U c ,h c 为常量。

解:根据式(1.8.9 ),声速a 的平方为a 2pv,( 1)其中v 是单位质量的气体体积。

理想气体的物态方程可表为m pV RT,用理想气体的物态方程pV vRT 除上式,并注意C p(C n(C pC V)dV VvR,可得(3)(4)假设气体是理想气体,其定压和定容热容量是常量, 试证明气体单位U g ,h om式中m是气体的质量,m是气体的摩尔质量。

对于单位质量的气体,pv 丄 RT,(2)m代入式(1)得a 2 一RT.(3)m以u, h 表示理想气体的比内能和比焓(单位质量的内能和焓)。

由式 (1.7.10 ) — ( 1.7.12)知RT mum u 0,1RT —m h 0. 1将式(3)代入,即有U o ,1)2h七 ho .式(5)表明,如果气体可以看作理想气体,测定气体中的声速和 即 可确定气体的比内能和比焓。

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